بادبند چیست و انواع آن در ساختمان
بادبند یکی از روش‌های ایمن‌سازی ساختمان در برابر حوادثی مثل زلزله و طوفان است. استفاده از این ابزار در سازه، نیروهای ناشی از حوادث را به‌صورت متعادل تقسیم می‌کند و آن‌ها را به تیرهای اصلی ساختمان منتقل می‌کند، در نتیجه احتمال تخریب ساختمان تاحد زیادی کم‌تر می‌شود. بادبند را با استفاده از مقاطع فولادی مختلف مانند میلگرد، نبشی، ناودانی و تیرآهن ساخته می‌شود و انواع مختلفی هم دارد. در این مقاله ابتدا بررسی میکنیم بادبند چیست، سپس درباره انواع آن‌ها و هرکدام از انواع بادبندها توضیح می‌دهیم.
بادبند چیست؟
بادبند یا مهاربند سازه‌ای است که برای افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهای وارده مثل نیروهای ناشی از حوادث طبیعی ساخته می‌شود. بادبندها در شکل‌های مختلفی مثل ضربدری، قطری یا هفت هشتی در سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند. سازه‌های مجهز به بادبند هم امنیت بالاتری دارند و هم بخاطر احتمال تخریب کم‌تر، هزینه بازسازی آن‌ها بعد از وقایع کم‌تر می‌شود. بادبندها از آسیب‌های کوچک مانند ترک‌خوردگی دیوارها در سازه پیشگیری می‌کنند. بادبندها یکی از متداول‌ترین شیوه‌های ایمن‌سازی سازه هستند که بیشترین کاربرد را در پروژه‌های مسکونی و تجاری کوچک و بزرگ دارند.
اهمیت بادبند در ساختمان
بخش‌هایی مثل تیرها و ستون‌ها که بار اصلی ساختمان را تحمل می‌کنند، برای نیروهای عمودی هستند. بادبندها برای توزیع و انتقال نیروی افقی به تیرها و ستون‌ها کاربرد دارند. وجود بادبند برای ساختمان‌هایی که در مناطق زلزله‌خیز یا دارای بادهای شدید بسیار بیشتر است. مهاربندها همچنین طول عمر سازه را نیز افزایش می‌دهند؛ سازهها در معرض نیروهای محدود اما همیشگی قرار دارند. این تداوم تحمل نیرو ممکن است مشکلاتی مثل کمانش در دیوارها ایجاد کند. سازه‌های مجهز به مهاربند با چنین مشکلاتی مواجه نمی‌شوند و حتی در دراز مدت هم تغییر شکل پیدا نمی‌کنند. برخلاف تصور بعضی از مهندسان، استفاده از بادبند نه تنها هزینه اضافی نیست؛ بلکه با پیشگیری از بسیاری از هزینه‌های تعمیرات و بازسازی، به‌عنوان یک راهکار اقتصادی برای محافظت از سازه در برابر آسیب‌های مختلف عمل می‌کند.
انواع بادبند
بادبندها بر اساس شیوه طراحی و نوع انتقال نیرو تقسیم‌بندی می‌شوند. این سازهها در حالت کلی به دو نوع همگرا و واگرا یا مرکب تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه درباره ویژگی‌های هرکدام از انواع این بادبندها توضیح می‌دهیم و تفاوت آن‌ها را مشخص میکنیم:
- مهاربند همگرا: در این نوع بادبند همه قسمت‌ها به‌صورت مستقیم به گره‌های قاب متصل مي‌شوند. گره‌ها محل اتصال تیرها و ستون‌ها هستند. بنابراین مهاربند فشارها را مستقیم به تیرها وارد می‌کند و تیرها نیز آن را به زمین منتقل می‌کنند. این نوع بادبندها ساختار ساده‌تری دارند، هزینه آن‌ها کم‌تر است، ساده‌تر نصب می‌شوند و مقاومت قابل قبولی دربرابر تنشها دارند.
- مهاربند مرکب: در این سازهها، اجزا به جای اتصال مستقیم به گره‌ها، با فاصله از گره‌ها نصب می‌شوند. به این فاصله «لینک» می‌گویند و انرژی تنش‌هایی ناشی از اتفاقاتی مثل لرزش زلزله را تاحد زیادی کاهش می‌دهد. هزینه ساخت مهاربند مرکب یا واگرا بیشتر است و مقاومت بالاتری نسبت به بادبند همگرا دارد. به همین دلیل معمولا فقط در مناطق زلزله‌خیز یا بادخیز از این نوع مهاربند استفاده می‌کنند.
انواع مهاربند ساختمان
بادبندهای مرکب و همگرا بر اساس شکل ظاهری به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه درباره هرکدام از آن‌ها توضیح می‌دهیم. انواع بادبندهای همگرا عبارتند از:
- بادبند ضربدری (X-Bracing): دو بخش ضربدری دارد که به‌صورت قطری بین تیرها قرار می‌گیرند.
- بادبند قطری (Diagonal Bracing): فقط یک بخش قطری دارد و فشارها را از یک جهت تحمل می‌کند.
- بادبند k (K-Bracing): در این سازه دو بخش قطری به وسط ستون مقابل جوش می‌خورند و ساختاری شبیه به K انگلیسی ایجاد می‌کنند.
- بادبندهای V یا 8 شکل (Chevron Bracing): شبیه به بادبند K هستند، اما به‌جای اتصال به وسط ستون روبروی از عرض، به ستون روبرویی از طول متصل می‌شوند.
- مهاربندهای واگرا نیز ساختارهای متفاوتی دارند که در ادامه درباره هرکدام از آن‌ها توضیح می‌دهیم:
- یک عضو قطری و یک تیر پیوند: ساده‌ترین نوع بادبند مرکب است که عضو قطری به یک تیر پیوند متصل می‌شود.
- دو عضو قطری و دو تیر پیوند: این نوع مهاربند برای دهانه‌های بزرگ‌تر کاربرد دارد و هر عضو قطری به یک تیر پیوند متصل می‌شود.
- دو عضو قطری و یک تیر پیوند: عضوهای قطری به یک تیر مشترک متصل می‌شوند. این سازه مهاربند نسبت به سازه‌های دارای دو تیر پیوند ساده‌تر است و نسبت به سازه‌های تک عضو قطری و تک تیر، عملکرد بهتری دارد.
- یک عضو قطری و دو تیر پیوند: یک عضو قطری به دو تیر پیوند متصل می‌شود. پیچیده‌ترین نوع مهاربند است و فقط در سازه‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عملکرد انواع بادبند
بادبندهای مرکب تیر پیوند در ساختار خود دارند. این تیر در هنگام ورود تنش و نیروهای لرزه‌ای به شکل کنترل‌شده‌ای تغییر شکل می‌دهد و نیروهای واردشده را خنثی می‌کند. تغییر شکل تیر پیوند از خم شدن، کمانش یا تغییر شکل سایر اجزای سازه پیشگیری می‌کند و سازه در برابر شدیدترین تنشها هم بدون آسیب یا با آسیب محدود باقی می‌ماند. این دسته از بادبندها بخاطر انعطاف بیشتر، رفتار سازه‌ای نرم‌تری از خود نشان می‌دهند و ایمنی بلند مدت سازه را تأمین می‌کنند.
بادبندهای همگرا ساختار ساده‌تری دارند، آسان‌تر اجرا می‌شوند و هزینه طراحی و ساخت آن‌ها نیز بسیار کم‌تر از بادبندهای مرکب است. در سازه‌های همگرا هرچقدر بار سازه بیشتر و دهانه بزرگ‌تر باشد، تعداد عضوهای قطری بیشتر می‌شود. به‌عنوان مثال مهاربند ضربدری که دو عضو قطری دارد، در دهانه‌های بزرگ و سازه‌هایی که تنش بالایی را تحمل می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. حال اگر در این دهانه‌ها به فضای باز نیاز باشد؛ مثلا در نقشه دیوار، پنجره وجود داشته باشد، عضوهای قطری به‌صورت هفت یا هشت به تیر اصلی سازه متصل می‌شوند تا فضای کافی برای قرار گرفتن پنجره وجود داشته باشد. مهاربندهای تک‌قطری نیز برای سازه‌های سبک‌تر مانند ساختمان‌های صنعتی یا سازه‌های موقت مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربردهای بادبند
همانطور که در ابتدای مقاله اشاره کردیم، مهم‌ترین دلیل استفاده از بادبند مقاوم‌سازی و افزایش ایمنی سازه است. در ادامه به کاربردهای جزئی‌تر این بخش در سازه‌های عمرانی اشاره میکنیم:
- مقاوم‌سازی ساختمان در برابر تغییر شکل اجزا و تخریب هنگام وقوع زلزله
- کنترل نیروی باد به‌خصوص در سازه‌های عظیم و مرتفع
- ایجاد ثبات و امنیت بیشتر در سازه‌های صنعتی بزرگ و سوله‌ها (این سازهها معمولا با دهانه‌های بزرگ ساخته می‌شوند و به همین دلیل به مهاربند نیاز دارند)
- مقاوم‌سازی ساختمان‌های قدیمی در فرایند بازسازی
- امنیت بیشتر از ساختمان‌هایی مثل بیمارستان‌ها، مراکز داده و نیروگاه‌ها که تجهیزات حساس در آن‌ها نگهداری می‌شود (تخریب دیوارهای این سازهها در مواقع حادثه، خسارت‌های جبران‌ناپذیری ایجاد می‌کند. به همین دلیل مقاوم‌سازی حداکثری آن‌ها در برابر حوادث بسیار اهمیت دارد)
- کاربرد در ساخت سازه‌های خاص مثل پل‌ها و برج‌های مخابراتی که علاوه بر نیروهای عمودی، نیروی افقی هم به آن‌ها وارد می‌شود.
نحوه اجرای بادبند با میلگرد
مهاربندهای میلگردی معمولا برای سازه‌های سبک مورد استفاده قرار می‌گیرند و فقط در برابر تنش‌های کششی مقاومند. اگر قرار است سازه در برابر تنش‌های فشاری هم مقاوم باشد، باید از سایر مقاطع فولادی مانند تیرآهن برای ساخت مهاربند استفاده کرد. مراحل ساخت بادبند با میلگرد عبارتند از:
- محل گره‌ها و محل اتصال عضو قطری به تیر را مشخص کنید.
- میلگردها را در طول مورد نیاز برش دهید. برای محاسبه طول باید فاصله بین گره‌ها و مقدار اضافه برای جوشکاری میلگرد را در نظر بگیرید.
- در محل گره‌ها، بست‌های مخصوص پیچ یا صفحه‌های مخصوص جوش را نصب کنید.
- میلگردها را در محل قرار دهید و با جوشکاری یا بست‌های مکانیکی آن‌ها را فیکس کنید.
- در صورت نیاز با دستگاه‌های مکانیکی، عملکرد کششی بادبند میلگردی را تست کنید.
نحوه اجرای بادبند با ناودانی
ناودانی یکی از پرکاربردترین پروفیل‌های فولادی برای ساخت بادبند است که در سازه‌های بزرگ مانند برج‌ها و مراکز تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروفیل‌های فولادی قابلیت تحمل تنش‌های کششی و فشاری را دارند و به همین خاطر مقاوم‌ترین بادبندها را ایجاد می‌کنند. فرایند کلی اجرای بادبند با ناودانی تفاوتی با مهاربندهای میلگردی ندارد.
در ادامه مراحل اجرای این مهاربندها را توضیح می‌دهیم:
- مثل بادبند میلگردی، ابتدا محل گره‌ها را مشخص کنید و بر اساس فاصله بین گره‌ها، طول ناودانی مورد نیاز برای مهاربندی را به دست آورید.
- ناودانی‌ها را در طول مشخص برش دهید. دقت داشته باشید که نوع اتصال را در طول برش در نظر بگیرید.
- برای اتصال ناودانی به تیرها معمولا از صفحه‌های فلزی به‌نام گاست پلیت یا بست‌های مکانیکی استفاده می‌شود. با توجه به روش اتصال بادبند، گره‌ها را آماده کنید. گاست پلیت‌ها را باید با جوشکاری یا با اتصالات پیچی در محل گره‌ها فیکس کنید.
- بادبندهای ناودانی معمولا دو عضو قطری دارند و به صورت ضربدری یا هفت هشتی نصب می‌شوند.
- برای مقاومت بیشتر بادبند در سازه‌های بزرگ، ممکن است به‌صورت دوبل از ناودانی استفاده شود. در این حالت ناودانی‌ها را به‌صورت پشت‌به‌پشت به هم وصل می‌کنند.
- اتصالات با جوشکاری یا پیچ‌کاری محکم می‌شود و بازبینی نهایی انجام می‌شود.
معایب و مزایای بادبند ساختمان
روش‌های مختلفی برای ایمن‌سازی ساختمان در برابر زلزله و طوفان و سایر اتفاقات طبیعی وجود دارد. هرکدام از این روش‌ها مزایا و معایب منحصربفردی دارند. ساخت مهاربند در کنار مزایایی که برای ایمن‌سازی سازه دارد، چالش‌هایی مثل افزایش هزینه ایجاد می‌کند. به همین دلیل لازم است پیش از تصمیم‌گیری درباره روش تقویت سازه، با مزایا و معایب هر روش آشنا باشید.
مزایای ساخت بادبند برای سازه عبارتند از:
- هزینه مناسب‌تر نسبت به سایر روش‌های ایمن‌سازی مثل اجرای دیوارهای برشی
- افزایش ایمنی و پایداری ساختمان
- پیشگیری از تغییر شکل بخش‌های مختلف سازه در طول زمان
- امکان اجرای سریع و ساده به‌خصوص در سازه‌های فولادی
- تنوع طراحی و امکان انتخاب نوع مهاربند با توجه به شرایط سازه
مهم‌ترین چالش‌هایی که بادبند برای سازه ایجاد می‌کند را در ادامه نام می‌بریم تا با معایب این روش نیز آشنا شوید:
- ایجاد محدودیت در طراحی معماری ساختمان به‌خصوص در اجرای پنجره‌ها و تأثیر منفی در ظاهر سازه
- شیوه اجرای پیچیده در سازه‌های بتنی (بادبندهای سازه‌های بتنی معمولا به تقویت اضافی نیاز دارند)
- افزایش وزن سازه
- ایجاد بار اضافی برای سازه به‌خصوص اگر محل گره‌ها یا اتصالات عضوهای قطری به گره به‌درستی طراحی و اجرا نشده باشد
- مقاومت پایین بادبندهای همگرا در برابر لرزش‌های شدید
عوامل موثر بر قیمت بادبند
مهم‌ترین عامل موثر بر قیمت بادبند، نوع آن است. شما باید با توجه به موقعیت پروژه، اندازه سازه و شرایط اقلیمی محیط، نوع بادبند و نوع مقاطع یا پروفیل‌های فولادی که برای ساخت آن مورد استفاده قرار می‌گیرد را تعیین کنید. بعد از آن باید مشخص کنید که به چه مقدار پروفیل برای ساخت بادبند مورد نظرتان نیاز دارید. در نهایت مقدار به‌دست آمده را در قیمت واحد مقاطعی چون میلگرد یا ناودانی ضرب کنید تا قیمت بادبند را به دست آورید. دقت داشته باشید که هرچقدر سازه بزرگ‌تر باشد، به مقاطع سایز بزرگ‌تر برای مهاربندی نیاز دارد و وزن مقاطع فولادی مورد نیاز بیشتر است. هنگام انجام محاسبات باید با دقت سایز و نوع مقاطع را تعیین کنید تا در محاسبه قیمت بادبند و برآورد بودجه دچار اشتباه نشوید. توجه داشته باشید که نوسان‌های بازار آهن آلات نیز از عواملی است که هنگام برآورد بودجه باید به آن‌ها توجه داشته باشید. با بررسی نوسان‌ها و عوامل موثر بر قیمت مانند نرخ دلار، قیمت جهانی بازار فولاد و میزان عرضه و تقاضا، می‌توانید بهترین زمان خرید مقاطع و پروفیل‌های فولادی مورد نیاز برای بادبند را پیدا کنید.
راهنمای انتخاب و قیمت بادبندها برای ایمن‌سازی سازهها
در این مقاله توضیح دادیم بادبند چیست و چطور به ایمن‌سازی سازه در برابر تنش‌های واردشده از حوادث طبیعی محافظت می‌کند. تنوع مهاربندها باعث می‌شود مهندسان بتوانند با توجه به نیاز سازه، مهاربند مناسب را انتخاب کنند و از ایجاد هزینه‌های اضافی پیشگیری کنند. مثلا در سازه‌های سبک، می‌توان مهاربندهای همگرا با هزینه کم‌تر اجرا کرد و مهاربندهای مرکب با هزینه و پیچیدگی بیشتر را به ساختمان‌های بزرگ اختصاص داد. اگر قصد برآورد قیمت مهاربند برای پروژه‌های خود را دارید، می‌توانید بعد از محاسبه حجم مقاطع مورد نیاز، آخرین قیمت هر محصول را از آهن آنلاین استعلام بگیرید. آهن آنلاین مرجع معتبر اعلام آخرین قیمت‌های بازار آهن و فولاد است که خدمات فروش و ارسال انواع مقاطع فولادی را به شما ارائه می‌دهد.
